Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

1 ELEKTROCHEMIE Zabývá se rovnováhami a ději v soustavách obsahujících ………………………….. Ca 2+ xCa +II samostatný kationoxidační číslo ve sloučenině např. v.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "1 ELEKTROCHEMIE Zabývá se rovnováhami a ději v soustavách obsahujících ………………………….. Ca 2+ xCa +II samostatný kationoxidační číslo ve sloučenině např. v."— Transkript prezentace:

1 1 ELEKTROCHEMIE Zabývá se rovnováhami a ději v soustavách obsahujících ………………………….. Ca 2+ xCa +II samostatný kationoxidační číslo ve sloučenině např. v roztokujen ve sloučenině elektricky nabité částice KATIONTYANIONTY

2 2 OXIDACE = ……………………….. REDUKCE = ………………………….. Redoxní děj: C 0 + O 2 0 C IV O 2 -II Oxidace C 0 - 4e - C IV Redukce 2O 0 + 4e - 2O -II zvýšení oxidačního čísla snížení oxidačního čísla

3 3 OXIDAČNÍ ČINIDLO: jinou látku oxiduje, samo se redukuje, přijímá elektrony od jiné látky. REDUKČNÍ ČINIDLO: jinou látku redukuje, samo se oxiduje, odevzdává elektrony jiné látce. OXIDAČNÍ ČINIDLO: jinou látku oxiduje, samo se redukuje, přijímá elektrony od jiné látky. REDUKČNÍ ČINIDLO: jinou látku redukuje, samo se oxiduje, odevzdává elektrony jiné látce.

4 4 Elektrická dvojvrstva: •pokud ponoříme kov do vody, část kationtů z jeho povrchu se uvolní •elektrony ………………………….., …………………… •povrch kovu se nabíjí …………. a okolí ……………. 2 ………. elektricky nabité vrstvy elektrická dvojvrstva se uvolnit nemohou zůstávají v kovu záporně kladně opačně

5 5 Poločlánek: •…… ponořený do roztoku …………. (Cu do ……………, Zn do ……………..) •některé kovy (Zn) svoje kationty …………………….. •jiné (Cu) je ……………………. •vzniká ………………., nabíjí se na určitý potenciál •hodnotu ………….. kovvlastní soliCuSO 4 ZnSO 4 do roztoku uvolňují z roztoku přijímají el. dvojvrstva nelze měřit

6 6 Článek: •vodivé propojení dvou ………………….. •rozdíl dvou potenciálů = …………………………. •hodnotu ……………. Zn 0 → Zn e - Cu e - → Cu anoda katoda poločlánků ELEKTRICKÉ NAPĚTÍ lze měřit

7 7 Daniellův článek: nejjednodušší vodivě propojen solným můstkem …………. = elektroda, kde probíhá ……………. John Frederic Daniell ANODA OXIDACE KATODAREDUKCE

8 8 Standardní (redukční, redoxní) potenciál kovu: ………………….. mezi elektrodami článku sestaveného z daného ……. ponořeného do roztoku svých iontů o koncentraci 1 mol/l a …………………… E 0 (V) Vodíková elektroda : srovnávací poločlánek, ………………. stanoveno ………………… platinový plíšek, na kterém se zachychuje plynný vodík ponořený do roztoku o koncentraci H + iontů 1 mol/l (jednotkové koncentraci) rozdíl potenciálů kovu vodíkové elektrody E 0 (H 2 ) = 0 V dohodou

9 9

10 10 Beketovova řada napětí kovů: Neušlechtilé kovy HUšlechtilé kovy E 0 = - E 0 = 0 E 0 = + K Ca Na Mg Al Mn Zn Fe Cd Ni Sn Pb H Bi Cu Hg Ag Au N. Beketov si všiml, že některé kovy mohou „vytěsnit“ jiné kovy z jejich sloučenin a seřadil je podle této schopnosti Nikolaj Nikolajevič Beketov

11 11 Standardní potenciály některých kovů: číselné vyjádření Beketovovy řady seřazení (nejen) kovů podle vzrůstajícího standardního potenciálu Elektroda Potenciál (V) Li + /Li - 3,02 K + /K - 2,92 Na + /Na - 2,71 Zn 2+ /Zn - 0,76 Fe 2+ /Fe - 0,43 Fe 3+ /Fe - 0,04 H + /H 0,00 Cu 2+ /Cu + 0,34 Ag + /Ag + 0,80 Hg 2+ /Hg + 0,85 Au + /Au + 1,50 (všechny děje jsou uvedeny ve směru redukce)

12 12 Z řady napětí kovů plyne: Kov ležící nalevo •může vytěsnit kov ležící napravo Fe + CuSO 4 Cu + FeSO 4 •je silnější REDUKČNÍ činidlo než kov napravo •reaguje s kyselinou za uvolnění H 2 Zn + 2 HCl H 2 + ZnCl 2 Kovy ležící napravo reagují s kyselinami, které mají oxidační účinky. Nevzniká vodík. 3 Cu+ 8 HNO 3 3 Cu(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O Čím menší standardní potenciál, tím silnější redukční činidlo.

13 13 Nernstova rovnice: výpočet potenciálu kovové elektrody, která vysílá do roztoku kationty E = E 0 + RT/νF. ln c R... univerzální konstanta = 8, J. K −1. mol −1 ν... náboj iontu F … Faradayův náboj, náboj 1 molu elektronů, C/mol c... koncentrace iontu Je-li znám E 0, vypočítáme potenciál pro libovolnou koncentraci iontu Nernstova-Petersova rovnice: výpočet potenciálu libovolné redoxní soustavě E = E 0 + RT/νF ln (c ox /c red ) c ox /c red … koncentrace oxidované a redukované formy látky

14 14 Napětí mezi poločlánky (ve standardním stavu) E (V) = rozdíl E 0 jednotlivých poločlánků (od většího čísla odečteme menší) Vypočítej rozdíl potenciálů: a)Zn a Cu článku E 0 (Zn 2+ /Zn)= -0,763 V E 0 (Cu 2+ /Cu)= +0,337 V b)Zn a Pb článku E 0 (Zn 2+ /Zn)= -0,763 V E 0 (Pb 2+ /Pb)= -0,126 V E = +0,337 – (-0,763) E = 1,1 V E = -0,126 – (- 0,763) E = 0,637 V -0,763 V 0,337 V0 V -0,763 V 0 V -0,126 V

15 15 GALVANICKÉ ČLÁNKY Vnějším spojením obou elektrod dochází k samovolné reakci – soustava koná práci, poskytuje elektrickou energii TYPY GALVANICKÝCH ČLÁNKŮ 1)Primární – nevratné, nedají se znovu nabít 2)Sekundární – vratné, dají se znovu nabít, akumulátory 3)Palivové články – přivádí se nepřetržitě palivo, elektrody se neúčastí reakce

16 16 Luigi Galvani •lékař a porodník z Bologne, univerzitní profesor •objevil stahy mrtvých svalů po zásahu elektřinou (statickou nebo vyvolanou spojením dvou kovů), •po něm nazván jev „galvanismus“

17 17 1)Primární články: Daniellův článek •Zn a Cu plíšek v roztoku svých solí Zn ……………………….., Cu ………………………… (……………………………………..) •napětí = 1,1 V …….., také Lechlancheův článek elektrolyt původně jen NH 4 Cl vylepšen ZnCl 2 – delší výdrž, nevyteče napětí = …… – ……………., ………………… - …………. Zn NH 4 Cl + 2 Mn IV O 2 → 2 Mn III O(OH) + [Zn II (NH 3 ) 2 ]Cl 2 se oxiduje a rozpouští se redukuje a sráží do spotřebování výchozích látek suchý 1,5 Vmonočlánek3 za sebou (4,5 V)baterie

18 18 Rozebraný zinko-chloridový článek (podobný zinko-uhlíkovému) 1:celý článek 2:kovový vnější obal s potiskem 3:zinková záporná elektroda 4:uhlíková tyčinka 5:kladná elektroda (oxid manganičitý a práškový uhlík nasáklý elektrolytem) 6:papírový separátor 7:polyethylénová nepropustná vrstva 8:těsnící kroužky 9:záporný pól 10:kladný pól (původně připevněn k uhlíkové tyčince)

19 19 Rtuťový článek do naslouchátek, hodinek napětí = 1,35 V delší životnost než suchý Leclancheův Alkalický článek ocelový váleček katoda z MnO 2 anoda - práškový Zn v elektrolytu (KOH nebo NaOH a voda) dnes nejpoužívanější

20 20 Lithiový článek dlouhá životnost kardiostimulátory aj. Zleva: kovový obal - anoda s vrstvou lithia (poškrábaná místa na vzduchu rychle oxidují), pórovitý separátor, katoda z oxidu manganičitého, kovová mřížka jako "sběrač proudu", kovový obal - kladný pól. Dole těsnící plastový kroužekanodaoxidujíkatodaoxidu manganičitého

21 21 2) Sekundární články: akumulátory -v ………………… nebo tam, kde …………………………… …… (v osvětlovacích zařízeních, nemocnicích, zabezpečovacích zařízeních, v telekomunikaci, v jaderných elektrárnách...) - průchodem ………………….. proudu se akumulátor ……….., po odpojení zdroje běží ……………………………………….. a poskytuje ……………………….. automobilech by výpadek elektřiny ohrozil provoz stejnosměrnéhonabíjí zpětná reakce samovolně elektrickou energii

22 22 1 sada deskových elektrod dává 2 V → napětí 6,12, 24 V podle počtu sad Pb +PbO 2 +2 H 2 SO 4 2 PbSO 4 +2H 2 O vybíjení nabíjení Olověný akumulátor Reakce:

23 23

24 24 Nikl-kadmiový akumulátor NiMH akumulátor anoda - směs hydridů kovů (Ni, Co, Mn… ) katoda NiO(OH) elektrolyt - vodný roztok KOH Lithium-iontový akumulátor anoda uhlík, katoda oxid kovu, elektrolyt lithiová sůl mobily, notebooky…

25 25 •redoxní reakce, která je umožněna průchodem ………………… proudu ………… nebo …………. elektrolytu •opak redoxních dějů v ……………. ANODA = elektroda, kde probíhá OXIDACE KATODA = elektroda, kde probíhá REDUKCE ELEKTROLÝZA stejnosměrnéhoroztokemtaveninou el. článku

26 26 kladné ionty (………..) putují k ……….. elektrodě záporné ionty (………..) ke ………. elektrodě elektrolýza taveniny NaClelektrolýza roztoku NaCl s kapkou fenolftaleinu ANODAKATODA ANODA 2 Cl e - → 2 Cl 0 → Cl 2 2 Na e - → 2 Na 0 H 2 O + 2e - → 2 OH - + H 2 2 Cl e - → 2 Cl 0 → Cl 2 A: K: kationtyzáporné anionty kladné

27 27 Faradayovy zákony: Vyloučené množství látky je přímo úměrné prošlému náboji. m = A * Q Q = I*t (proud*čas) m = A * I * tA elektrochemický ekvivalent Látková množství vyloučená týmž nábojem jsou chemicky ekvivalentní. m/M = I*t / ν*FA = M / ν*F M molární hmotnost F Faradayova konstanta C/mol t doba elektrolýzy (s) ν náboj iontu m hmotnost

28 28 Využití elektrolýzy: •elektrolytická výroba kovů z tavenin •čištění kovů •galvanické pokovování (galvanizace) - protikorozní ochrana


Stáhnout ppt "1 ELEKTROCHEMIE Zabývá se rovnováhami a ději v soustavách obsahujících ………………………….. Ca 2+ xCa +II samostatný kationoxidační číslo ve sloučenině např. v."

Podobné prezentace


Reklamy Google